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一、c++参考手册
1、解释说明
2、代码示例
3、运行结果
3、访问所指对象
4、拷贝和赋值操作
5、检查引用计数
1、单一对象
2、数组对象
3、其他问题:
4、相互引用(weak_ptr)
#include
#include
#include
#include
#include
struct Base
{
Base() { std::cout << " Base::Base()\n"; }
// 注意:此处非虚析构函数 OK
~Base() { std::cout << " Base::~Base()\n"; }
};
struct Derived: public Base
{
Derived() { std::cout << " Derived::Derived()\n"; }
~Derived() { std::cout << " Derived::~Derived()\n"; }
};
void thr(std::shared_ptr p)
{
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
std::shared_ptr lp = p; // 线程安全,虽然自增共享的 use_count
{
static std::mutex io_mutex;
std::lock_guard lk(io_mutex);
std::cout << "local pointer in a thread:\n"
<< " lp.get() = " << lp.get()
<< ", lp.use_count() = " << lp.use_count() << '\n';
}
}
int main()
{
std::shared_ptr p = std::make_shared();
std::cout << "Created a shared Derived (as a pointer to Base)\n"
<< " p.get() = " << p.get()
<< ", p.use_count() = " << p.use_count() << '\n';
std::thread t1(thr, p), t2(thr, p), t3(thr, p);
p.reset(); // 从 main 释放所有权
std::cout << "Shared ownership between 3 threads and released\n"
<< "ownership from main:\n"
<< " p.get() = " << p.get()
<< ", p.use_count() = " << p.use_count() << '\n';
t1.join(); t2.join(); t3.join();
std::cout << "All threads completed, the last one deleted Derived\n";
}
shared_ptr是一个引用计数智能指针,用于共享对象的所有有权,也就是说可以多个指针指向一个对象
class Object {
private:
int value;
public:
Object(int x = 0) :value(x) { cout << "Constructor Object ..." << endl; }
~Object() { cout << "Destroy Object ..." << endl; }
int& Value() { return value; }
const int& Value()const { return value; }
};
int main() {
shared_ptr
从上面这段代码中,我们对shared_ptr指针有了一些直观的了解。
一方面,跟STL中大多数容器类型一样, shared_ptr 也是模板类,因此在创建shared. ptr时需要指定其指向的类型。另一方面,正如其名一样,shared_ptr 指针允许让多个该类型的指针共享同一堆分配对象。同时shared_ptr 使用经典的“引用计数"方法来管理对象资源,每个shared_ptr对象关联一个共享的引用计数。
对于shared_ ptr 在拷贝和赋值时的行为是,每个shared _ptr 都有一个关联的计数值, 通常称为引用计数。无论何时我们拷贝一个shared_ptr,计数器都会递增。
例如,当用一个shared_ptr 初始化另一个 shred_ptr,或将它当做参数传递给一个函数以及作为函数的返回值时,它所关联的计数器就会递增。
当我们给shared_ ptr 赋予一个新值或是shared ptr 被销毁(例如一个局部的shared_ ptr离开其作用域)时,计数器就会递减。shared_ ptr 对象的计数器变为0,它就会自动释放自己所管理的对象。
对比我们上面的代码可以看到:当我们将一个指向Object对象的指针交给pObj管理后,其关联的引用计数为1。接下来,我们用pObj初始化pObj2,两者关联的引用计数值增加为2。随后,函数结束, pObj 和PObj2相继离开函数作用域,相应的引用计数值分别自减1最后变为0,于是Object对象被自动释放(调用其析构函数)。
最安全和高效的方法是调用make_shared库函数,该函数会在堆中分配一个对象并初始化, 最后返回指向此对象的share_ptr实例。如果你不想使用make_shared,也可以先明确new出一个对象, 然后把其原始指针传递给share_ptr 的构造函数。
int main() {
shared_ptr ptr = make_shared(10,'s');
cout << *ptr << endl;
int* p = new int(10);
shared_ptr pInt(p);
cout << *pInt << endl;
}
shared_ptr的使用方式与普通指针的使用方式类似,既可以使用解引用操作符*获得原始对象进而访问其各个成员,也可以使用指针访问符->来访问原始对象的各个成员。
我们可以用一个shared_ptr对象来初始化另一个share_ptr 实例,该操作会增加其引用计数值。
int main() {
shared_ptr pStr = make_shared(10, 's');
cout << pStr.use_count() << endl;
shared_ptr pStr2(pStr);
cout << pStr.use_count() << endl;
cout << pStr2.use_count() << endl;
}
如果sharedp_tr实例p和另一个shared_ptr 实例q所指向的类型相同或者可以相互转换,我们还可以进行诸如p =q这样赋值操作。该操作会递减p的引用计数值,递增q的引用计数值。
class Object {
private:
string value;
public:
Object(string x = "") :value(x) { cout << value << "Create Object.." << endl; }
~Object() { cout << value << "Destroy Object.." << endl; }
string& Value() { return value; }
const string& Value() const { return value; }
};
int main() {
shared_ptr pObj = make_shared("a.tex");;
shared_ptr pObj1 = make_shared("b.text");
cout << pObj.use_count() << endl;
cout << pObj1.use_count() << endl;
pObj = pObj1;
cout << pObj.use_count()<< endl;
cout << pObj1.use_count() << endl;
return 0;
}
shared_ptr提供两个检查共享引用计数值,分别是unique()和use_cout();
#include
template
class MyDeletor
{
public:
MyDeletor() = default;
void operator ()(_Ty* ptr)const
{
if (ptr != nullptr)
{
delete ptr;
}
}
};
template
class RefCnt
{
public:
_Ty* mptr;
std::atomic_int ref;
public:
RefCnt(_Ty* p = nullptr) :mptr(p), ref(mptr != nullptr) {}
~RefCnt() {}
};
template>
class my_shared_ptr
{
private:
RefCnt<_Ty>* ptr;
_Dx mDeletor;
public:
my_shared_ptr(_Ty* p = nullptr) :ptr(nullptr)
{
if (p != nullptr)
{
ptr = new RefCnt(p);
}
}
my_shared_ptr(const my_shared_ptr& _Y) :ptr(_Y.ptr)
{
if (ptr != nullptr)
{
ptr->ref += 1;
}
}
my_shared_ptr(my_shared_ptr&& _Y) :ptr(_Y.ptr)
{
_Y.ptr = nullptr;
}
operator bool()const { return ptr != nullptr; }
my_shared_ptr& operator=(const my_shared_ptr& _Y)
{
if (this == &_Y || this->ptr == _Y.ptr)return this;
if (ptr != nullptr && --ptr->ref == 0)
{
mDeletor(ptr);
}
ptr = _Y.ptr;
if (ptr != nullptr)
{
ptr->ref += 1;
}
return *this;
}
my_shared_ptr& operator=(my_shared_ptr&& _Y)
{
if (this == &_Y)return this;
if (this->ptr == _Y.ptr && this->ptr != nullptr && _Y.ptr != nullptr)
{
this->ptr->ref -= 1;
_Y.ptr = nullptr;
return *this;
}
if (this->ptr != nullptr && --ptr->ref == 0)
{
mDeletor(ptr);
}
ptr = _Y.ptr;
_Y.ptr = nullptr;
return *this;
}
void reset(_Ty* p = nullptr)
{
if (this->ptr != nullptr && --this->ptr->ref == 0)
{
mDeletor(ptr);
}
ptr = new RefCnt<_Ty>(p);
}
~my_shared_ptr()
{
if (this->ptr != nullptr && --this->ptr->ref == 0)
{
mDeletor(ptr->mptr);
delete ptr;
}
ptr = nullptr;
}
_Ty* get()const
{
return ptr->mptr;
}
_Ty& operator*()const
{
return *get();
}
_Ty* operator ->()const
{
return get();
}
size_t use_count()const
{
if (this->ptr == nullptr)return 0;
return this->ptr->ref;
}
void swap(my_shared_ptr* r)
{
std::swap(this->ptr, r->ptr);
}
};
template
class MyDeletor<_Ty[]>
{
public:
MyDeletor() = default;
void operator ()(_Ty* ptr)const
{
if (ptr != nullptr)
{
delete []ptr;
}
}
};
template
class RefCnt
{
public:
_Ty* mptr;
std::atomic_int ref;
public:
RefCnt(_Ty* p = nullptr) :mptr(p), ref(mptr != nullptr) {}
~RefCnt() {}
};
template
class my_shared_ptr<_Ty[],_Dx>
{
private:
RefCnt<_Ty>* ptr;
_Dx mDeletor;
public:
my_shared_ptr(_Ty* p = nullptr) :ptr(nullptr)
{
if (p != nullptr)
{
ptr = new RefCnt(p);
}
}
my_shared_ptr(const my_shared_ptr& _Y) :ptr(_Y.ptr)
{
if (ptr != nullptr)
{
ptr->ref += 1;
}
}
my_shared_ptr(my_shared_ptr&& _Y) :ptr(_Y.ptr)
{
_Y.ptr = nullptr;
}
operator bool()const { return ptr != nullptr; }
my_shared_ptr& operator=(const my_shared_ptr& _Y)
{
if (this == &_Y || this->ptr == _Y.ptr)return this;
if (ptr != nullptr && --ptr->ref == 0)
{
mDeletor(ptr);
}
ptr = _Y.ptr;
if (ptr != nullptr)
{
ptr->ref += 1;
}
return *this;
}
my_shared_ptr& operator=(my_shared_ptr&& _Y)
{
if (this == &_Y)return this;
if (this->ptr == _Y.ptr && this->ptr != nullptr && _Y.ptr != nullptr)
{
this->ptr->ref -= 1;
_Y.ptr = nullptr;
return *this;
}
if (this->ptr != nullptr && --ptr->ref == 0)
{
mDeletor(ptr);
}
ptr = _Y.ptr;
_Y.ptr = nullptr;
return *this;
}
void reset(_Ty* p = nullptr)
{
if (this->ptr != nullptr && --this->ptr->ref == 0)
{
mDeletor(ptr);
}
ptr = new RefCnt<_Ty>(p);
}
~my_shared_ptr()
{
if (this->ptr != nullptr && --this->ptr->ref == 0)
{
mDeletor(ptr->mptr);
delete ptr;
}
ptr = nullptr;
}
_Ty* get()const
{
return ptr->mptr;
}
_Ty& operator*()const
{
return *get();
}
_Ty* operator ->()const
{
return get();
}
size_t use_count()const
{
if (this->ptr == nullptr)return 0;
return this->ptr->ref;
}
void swap(my_shared_ptr* r)
{
std::swap(this->ptr, r->ptr);
}
_Ty& operator[](const int idx)const
{
return ptr->mptr[idx];
}
};
具体分析一下为什么“因为shared_ptr有两个数据成员,读写操作不能原子化”使得多线程读写同一个shared_ptr 对象需要加锁。
shared_ptr 是引用计数型(reference counting)智能指针,几乎所有的实现都采用在堆(heap)上放个计数值(count)。
class Object {
private:
int value;
public:
Object(int x=0):value(x){}
~Object() {}
int& Value() { return value; }
const int& Value() const { return value; }
};
int main() {
shared_ptr apa(new Object(10));
shared_ptr apb = apa;
return 0;
}
shared_ptr 作为unordered_map的key如果把sharedp_tr放到unordered_set中,或者用于unordered_map 的key,那么要小心hash table 退化为链表。
但是其hash_value是shared_ptr隐式转换为bool的结果。也就是说,如果不自定义hash函数,那么
unordered_ {set/map} 会退化为链表。
为什么要尽量使用make_shared?(申请被管理对象以及引用计数的内存;调用适当的构造函数初始化对象;返回一个shared_ptr为了节省一次内存分配,原来shared_ptr
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